第一章 锅炉及锅炉设备基本知识

锅炉及锅炉房设备

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2012第一部分燃煤锅炉第一章锅炉及锅炉房设备的基本知识1.1概述1.2锅炉的基本构造和工作过程1.3锅炉基本特性的表示1.4锅炉房设备的组成1.1概述什么是锅炉呢？通过燃料的燃烧，将化学能释放出来转变成热能，再将热能传递给工质，将其转变为更高压力和（或）温度的热水或蒸汽的一种换热设备。简单的说：锅炉就是：锅+炉

锅炉设备的任务是：安全可靠、经济有效地使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并以此热能加热水，使其成为一定数量和质量的水蒸汽。

从能源利用的角度看，锅炉是一种能源转换设备。在锅炉中，一次能源（燃料）的化学贮藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物（烟气和灰渣）所载有的热能，然后又通过传热过程将热量传递给中间载体（例如水和蒸汽），依靠它将热量输送到用热设备中去。一、能源的形式太阳能一切能源的主要来源它是无穷无尽的、无公害的干净能源二十二亿分之一达地球全球1998年消耗能量=1/18000引起：水力电、风能、潮流、生物能能源可分按能源的形态化学能热能、太阳能、电能、核能、水力能海洋能、生物能等。以原始状态存在于自然界中的能源叫做一次能源（或初级能源），如煤炭、石油、天然气、水力等；把一次能源经过各种方式加工转换后得到的能源叫二次能源，如电能、蒸汽、热水等二、能源的重要性能源是现代社会和生活的物质基础。经济、技术发展程度越高，能源的消耗量也就越多。在正常情况下，各国工业化初期，能源消耗量(包括电能消耗在内)与国民生产总值同步增长。人的生活与能源消费息息相关，人们生活中衣、食、住、行、文化娱乐等等。采暖和空气调节方面的能耗占能源总用量的比例很大，欧洲约占50%，美国和日本也占到33%左右，每年平均以4～5%的速度增长三、现有能源的有限性世界能源消费大幅度地增长。全世界每年所消耗的矿物燃料相当于地球史前二百万年地球所储存的。如仍按现在的消费增长率持续下去，估计在今后30～40年内矿物燃料即将枯竭。

人口急剧增长加剧能源枯竭世界人口的急剧增长，是人类将面临的最重要的问题之一。世界的总人口在15世纪时，据估算不过3亿人左右，自公元1400至1900年间，人口的年增长率O～0.75%，人口的增长较缓慢。20世纪，人口年增长率约达2%。这意味着，30多年，人口就要翻一番。我国一次能源结构世界一次能源结构四、能源的可持续性虽然地球上及浩瀚的宇宙中蕴藏的能量是无穷无尽的，但是,在现有的技术水平和经济条件下，地球上可被人类利用的能源却是非常有限的。大力开发新能源大力提倡节约能源（节能）

能源可持续性战略一次能源战略储备我国一次能源结构世界一次能源结构大力开发新能源大力提倡节约能源（节能）：2001年全球能源消耗200亿吨标煤，为了减缓能源枯竭的进程，我们必须提高能源利用率，节约能源，目前世界上仍然存在能源供应紧张，产品能耗偏高，能源利用率偏低、浪费严重的现象，在我国犹为突出。与发达国家存在很大差距。

五、锅炉分类①按用途分生活锅炉

锅炉所生产的蒸汽或热水也常常供生产和日常生活取暖之用。通常把取暖用的蒸汽锅炉归并在工业锅炉中，而只生产热水的取暖用锅炉常称为热水锅炉

电站锅炉火力发电厂中三大主机之一，它所产生的具有一定热能的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机转动，使热能转变为机械能。

工业锅炉

锅炉厂生产的蒸汽常常直接供给其他工业生产，例如化肥厂、造纸厂、制药厂、印染厂、糖厂等。因此，锅炉也是各种业生产的动力设备。

船舶锅炉

机车锅炉其中：电站锅炉和工业锅炉为固定式锅炉船舶锅炉和机车锅炉为移动式锅炉②按蒸汽压力分

低压锅炉（2.5MPa

以下）

中压锅炉（3.9MPa）

高压锅炉（10MPa）

超高压锅炉（14MPa）

亚临界压力锅炉（17～～18MPa）超临界压力锅炉（超过

22.19MPa

临界压）③按燃料分

燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉④按燃烧方式分：层燃炉室燃炉沸腾炉⑤按汽水流动的情分：

自然循环锅炉

强制循环锅炉

直流锅炉

⑥按工质及其输出状态分：

蒸汽锅炉热水锅炉按通风方式分自然通风锅炉机械通风锅炉⑧按锅炉炉型结构分：锅壳（火管）锅炉水管锅炉水火管混合式锅炉能源决定热源设备多样性1.2锅炉的基本构造和工作过程一.锅炉的基本构造包括：本体、炉墙、构架、辅助设备、附件（一）锅本体指水和蒸汽流经的全部设备所组成的系统。1.蒸发设备：使水受热蒸发而成饱和蒸汽的部分，由汽包、下降管、水冷壁和集箱组成。a.汽包：是圆筒形受压容器，水平安装.下半部为水，既贮存一定水量，也与下降管和水冷壁连接，组成水的循环回路。上半部为蒸汽空间，内有净化设备以保证蒸汽品质b.下降管：接在汽包底部，将水引出接到下集箱。本身不受热，起到汇集和分配汽水作用。作用：将水引向水冷壁等受热面加热。C.水冷壁：由装在燃烧室内壁四周的许多管子组成，是主要蒸发受热面。作用：水冷壁接受燃料燃烧产生的强烈辐射热，同时降低炉墙内壁温度，保护炉墙.2.过热设备将汽包内产生的饱和蒸汽引入布置在燃烧室出口后烟道中的一组管道内，使之升高温度成为过热蒸汽。3.省煤器在尾部烟道中，由许多蛇形钢管或铸铁管组成。锅炉给水先进入省煤器受烟气加热，使水温提高到接近饱和温度在进入汽包（二）炉本体指燃料燃烧、助燃空气和燃烧产物流经的所有设备组成的系统。包括：1.燃烧室和燃烧设备：燃烧室根据燃烧形式不同，有层燃室室燃室沸腾燃烧室燃烧设备包括：给煤、除渣机械、炉排等.2.空气预热器一般布置在尾部烟道中，使空气先预热，既可改善燃料着火和燃烧条件，又可利用烟气余热，提高锅炉效率。（三）炉墙和构架锅炉的燃烧室和烟道需要耐火砖、保温砖和普通砖封闭起来，使火焰和烟气与外界隔绝，减少热量向外散失。构架为钢结构或钢筋混凝土结构.（四）辅助设备1.通风设备：送、引风机、烟道、烟囱2.燃料输送设备：储煤场、破碎、运输3.除尘和除灰设备：清除排烟中的飞灰4.给水设备：水泵、给水管道、阀门（五）锅炉附件计量锅炉水位、压力、温度、流量的热工仪表和自控设备介绍锅炉的基本构造，以SHL(双锅筒横置式链条炉排)型锅炉为例。锅炉的基本构造见图所示P9图SHL型锅炉

1-上锅筒；2-下锅筒；3-对流管束；4-炉膛；5-侧墙水冷；

6-侧水冷壁上集箱；7-侧水冷壁下集箱；

8-前水冷壁；

9-后墙水冷壁；

10-前水冷壁下集箱；11-后水冷壁下集箱；12-下降管；

13-链条炉排；

14-加煤斗；15-风仓；16-蒸汽过热器；

17-省煤器；

18-空气预热器；

19-烟窗及防渣管；

20-二次风管

图

锅炉工艺流程示意图

二.锅炉的工作过程1.燃料的燃烧过程

燃料在加煤斗中借自重落到炉排上，由链轮带动，将燃料带到炉内。燃料一面燃烧。一面后移；空气由风机送入炉排腹中风仓后，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧反应形成高温烟气。燃料烧成灰渣，在炉排末端被除渣板除到灰渣斗中后排出。保证良好燃烧必须有：

a.高温环境b.必需的空气量c.空气与燃料的良好混合2.烟气向水的传递过程

高温烟气与炉膛四周墙面上的水冷壁景象强列辐射换热，能量传给管内工质。然后烟气在引风机、烟囱的引里力向炉膛上方流动。烟气出炉膛后冲刷蒸汽过热器，使饱和蒸汽过热，后流经上、下锅筒间的对流管束，以对流方式传热给管束内的工质。沿途降低温度的烟气最后到尾部烟道，排出锅炉。3.水的受热和汽化过程a.水由水泵加压流经省煤器预热，进入锅炉汽锅，是饱和的汽水混合物。自然循环b.锅筒内设有汽水分离装置，及重力作用使汽水混合物得到分离。蒸汽进入蒸汽过热器，分离下来的水落到上锅筒下半部的水空间。

其中任何一个过程进行得正常与否，都会影响锅炉运行的安全性和经济性。锅炉的水汽系统循环归纳为：制粉系统燃料输送碎煤机除铁器磨煤机由一次风送入炉内风烟系统送风机引风机一、二次风汽水系统省煤器汽包水冷壁过热器1.3锅炉基本特性的表示

为了表明锅炉的构造、容量、参数和运行的经济性等特点，通常用下述指标来表示锅炉的基本特性。一、蒸发量（D）和热功率（Q）

1.蒸发量D：表征蒸汽锅炉容量大小的指标，它是指锅炉每小时所能生产的额定蒸汽量。单位是t/h。用符号D表示。

蒸汽锅炉用额定蒸发量表明:其容量的大小，即在设计参数和保证一定效率下锅炉的最大连续蒸发量，也称锅炉的额定出力或铭牌蒸发量。工业锅炉的蒸发量一般为0.1~65t/h。

2.热功率：表征热水锅炉容量大小的指标，单位是

MW

。用符号Q表示。

3.二者换算关系式热功率（供热量）与蒸发量之间的关系为

式中：D——锅炉的蒸发量，t/h;

iq,igs———蒸汽和给水的焓,kJ/kg.对于热水锅炉

式中：G—热水锅炉的每小时送出的水量，t/h;

irs/,irs//———供水和给水的焓,kJ/kg.二、蒸汽（或热水）参数

定义：是指锅炉在出口处蒸汽的额定（表）压力（Mpa）和温度（℃）。蒸汽锅炉；标明蒸汽压力和温度热水锅炉；标明热水温度

锅炉的额定工作压力（又称最高工作压力）：蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力或热水锅炉出水口处热水的额定压力。常用符号P表示，单位是MPa。对于生产饱和蒸汽的锅炉，只需标明蒸汽压力。对于生产过热蒸汽的锅炉，必须标明蒸汽过热器出口处的蒸汽温度，即过热蒸汽温度，常用符号t表示，单位是℃。对于热水锅炉则有额定出口热水温度和额定的进口(回水)温度之分。额定循环水量：与额定热功率、额定热水温度及额定回水温度相对应的通过热水锅炉的水流量，常用符号

G表示，单位是t/h。韩国斯大卧式蒸汽锅炉技术参数

型号单位DZL1DZL2DZL4SZL6SZL6SZL8额定蒸发量t124668额定压力Mpa1.251.251.251.251.61.6热效率%797979808081主蒸汽出口mm5065100125125150进水口mm324040505065给水温度℃202020105105105燃料消耗量Kg1603206409459481134炉排面积.平米23.174.948.498.4910.04韩国斯大卧式常压热水锅炉技术参数型号单位CWNS0.35CWNS0.48CWNS0.58CWNS0.7CWNS1.0CWNS1.4工作压力Mpa常压额定功率MW0.350.480.580.71.01.4热效率%90%额定发热量万Kcal3040506090120热水出口mm6580100100125150水口mm6580100100125150给回水温度℃85/6085/6085/6085/6085/6085/60三。受热面蒸发率、受热面发热率1.锅炉受热面H（m2):汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积，即烟气与水进行热交换的表面积。2.锅炉受热面蒸发率D/H（kg／m2):每m2受热面每小时所产生的蒸汽量。3.锅炉受热面受热面发热率Q/H（kW／m2):每m2受热面每小时所产生的热量。４.D/H和Q/H越高，则传热好，锅炉耗金属少。四。锅炉效率（gl）：指锅炉生产蒸汽的吸热量占锅炉输入燃料热量的百分比。锅炉效率的大小表明了燃烧热量的有效利用程度。目前，供热锅炉gl＝６０～８０％五.锅炉的金属耗率及耗电率1.金属耗率

相应于锅炉每吨蒸发量所耗用的金属材料重量(t).一般指标为２～６t/t/.2.耗电率生产１t蒸汽耗用电的度数（kWh/t)六.锅炉型号表示方法一.电站锅炉电站锅炉的型号表示方法如下：

△△×××／××－△×

a.最前面的△△为生产厂代号；

b.×××／××

的分子为额定蒸发量以t/h

为单位的数字，分母为额定出口蒸汽压力（表压）以MPa为单位的数字；

c.最后一个△代表燃料代号（M－煤,Y－油，

Q－气，YQ－混燃），一般省略燃料代号表示烧煤；

d.最后一个×代表设计次序。例如：

HG300／10－，HG为哈尔滨锅炉厂代号；

WG400／14－，WG为武汉锅炉厂代号；

DG670／14－，DG为东方锅炉厂代号；

SG935／17－，SG为上海锅炉厂代号。二.工业蒸汽锅炉工业蒸汽锅炉型号表示方法如下；

△△△××－××／×××－△×a.△△△的前两个为型式代号，后一个为燃烧方式代号；b.其后的××为额定蒸发量以t/h为单位的数字；c.中间一段的××／×××的分子是额定出口蒸汽力（表压）以

MPa为单位的数字，分母是额定出口汽温以℃为单位的数字（只用于过热蒸汽，若为饱和蒸汽，即可不予表示）；d.最后一段中的△为燃料种类代号，×为设计次序。例如

WNGl－

0.7－AⅢ；DZL4－

1.25－WⅡ；SZS10－

1.6／

350－YQ2；SHS20－2.5／

400－H。锅炉型式代号见表1--1。燃烧方式代号见表1--2。燃料种类代号见表1--3。表1-1锅炉型式代号锅炉型式代号锅炉型式代号水管锅炉单锅筒纵置DZ锅壳锅炉立式火管LH横置DH水管LS立置DL双锅筒纵置SZ卧式内燃WN横置SH外燃WW立置ZH强制循环QX表1-2燃烧方式代号燃烧方式代号燃烧方式代号固定炉排G倒转炉排（配抛煤机）D活动手摇炉排H链条炉排